【正文】 PWM 波形逐漸地上升。當(dāng)電容器充滿電荷時(shí)，二極管 VD1 則處于反向偏置。這樣，它就禁止了比較放大器的輸出。 在 PWM 控制電路中軟啟動(dòng)電路的組成如圖 所示。完成這一功能的電路稱為“軟啟動(dòng)電路”。這種電路形式只要稍加變化，便可在許多的實(shí)際電路中被采用。 在設(shè)計(jì)以上電路時(shí)，必須選用符合條件的晶體管。因此，把線性穩(wěn)壓器也關(guān)閉了。 自舉式輔助電源電路的功能如下：當(dāng)輸入交流電 壓加上后， PWM 控制和驅(qū)動(dòng)電路得到了啟動(dòng)電壓 VC,此電壓是由直接與直流高壓相連的 R VDW1 和 VT1 線性穩(wěn)壓電路形成的啟動(dòng)電壓。在這種情況下，總的控制電路是以變壓器的初級(jí)側(cè)為基準(zhǔn)的。在大多數(shù)正激式和反激式變換電路中，都是利用光電耦合器作隔離器件。 光電耦合器的基本工作過程如下：當(dāng)有電流經(jīng)過 LED 時(shí)，便產(chǎn)生一個(gè)光源，光的強(qiáng)度取決于激勵(lì)電流的強(qiáng)度，此光源照射到封裝在一起的 光敏三極管上后，控制光敏三極管產(chǎn)生一個(gè)與 LED 正向電流成比例的集電極電流。實(shí)際上它是一個(gè)發(fā)光二極管（ LED），另一個(gè)是光敏器件，它可以是光電池、光敏三極管、光敏單向可控硅等器件。圖 表示的是一 個(gè)典型的光電耦合器結(jié)構(gòu)圖。 光電耦合器 光電耦合器又叫做光電隔離器，在開關(guān)電源的主振回路中，它在輸入回路和輸出回路之間起隔離作用。 在開關(guān)電源的主振回路中，廣泛的應(yīng)用了像光電耦合器一類的元器件，這些元器 件在反激式變換器和正激式變換器電路中，除了提供必要的輸入 輸出隔離功能外，它們還能提供良好的信號(hào)傳遞功能。這些電路還具有低壓時(shí)鎖定輸出，可編程式軟啟動(dòng)，數(shù)字式電流限制，并可在高達(dá)400kHZ 的頻率下工作。而后許多生產(chǎn)廠家又相繼推出了多款PWM 控制芯片，其中德州儀器公司推出的 TL494 芯片就是對(duì) SG3524 的改進(jìn)，提供了可調(diào)整的死區(qū)時(shí)間控制功能，輸出晶體管也具有較高的拉、灌電流能力 ，改進(jìn)了限流控制，輸出方向控制等功能。 PWM 控制器及其應(yīng)用 早期出現(xiàn)的單片 PWM 集成控制電路是摩托羅拉公司生產(chǎn)的 MC3420 開關(guān)方式的穩(wěn)壓控制器和 SG 公司生產(chǎn)的 SG3524PWM 控制器，這兩種集成電路已經(jīng)成為工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)器件。這一類的電路可被用來驅(qū)動(dòng)兩支晶體管或是驅(qū)動(dòng)單晶體管，在后一種情況下，輸出可在片外進(jìn)行“與”處理（直接相與），或者只允許有一路作為驅(qū)動(dòng)。圖 用虛線說明了，當(dāng)誤差信號(hào)幅度變化時(shí)，輸出脈沖的寬度是如何被調(diào)制的。這個(gè)電路電路的工作過程如下：誤差放大器將從電源輸出端引入的反饋信號(hào)與其反相輸出端的固定參考電壓 Vref進(jìn)行比較，誤差信號(hào)被放大并送到比較器的反相輸入端，而比較器的同相輸入端輸入的是由一個(gè)固定頻率振蕩器產(chǎn)生的具有線性斜率的鋸齒波，振蕩器的輸出同時(shí)送到一個(gè)翻轉(zhuǎn)觸發(fā)器（ F/F),產(chǎn)生方波輸出 Q 和 。一個(gè)時(shí)鐘脈沖生成電路 IC1 產(chǎn)生一串固定頻率的不對(duì)稱方波脈沖，固定頻率為 20kHZ， IC1 可選用 555 時(shí)基電路或其他等效電路進(jìn)行設(shè)計(jì) PWM 控制器 第一章 多路輸出式單片電源開關(guān)的原理與應(yīng)用 12 近年來已開發(fā)出許多高頻開關(guān)電源控制集成電路，這些電路包含了建立 PWM 開關(guān)電源所需的所有功能，使開關(guān)電源用一片集成 電路和若干附加元件即可制成。如果有兩個(gè)或 更多 的晶體管需要驅(qū)動(dòng)（采用半橋式或全橋式變換器電路），則需要采用一個(gè)雙路的 PWM 電路。在一個(gè) PWM 系統(tǒng)中，通常是產(chǎn)生一組方波脈沖來對(duì)開關(guān)晶體管的開關(guān)進(jìn)行控制，用改變脈沖寬度的方法，來改變晶體管相應(yīng)的導(dǎo)通和截止時(shí)間，因而能夠使輸出電壓穩(wěn)定在預(yù)定的值上。 開關(guān)穩(wěn)壓系統(tǒng)的隔離技術(shù) 隔離式高穩(wěn)定開關(guān)電源的任務(wù)主要有兩個(gè)方面，首先，它必須提供高度穩(wěn)定的若干組低輸出，為電子設(shè)備或機(jī)電電路提供充足的供電電源； 另一方面，它必須在輸出和輸出之間提供很高的隔離特性，以保護(hù)電器免受因高壓及沖擊電流引起的電氣短路的危害。 開關(guān)電源的控制電路 當(dāng)今的開關(guān)電源大部分采用脈沖寬度調(diào)制技術(shù) (PWM)，這一技術(shù)主要是在主變換器工作周期不變的情況下，通過改變開關(guān)晶體管的導(dǎo)通時(shí)間和截止時(shí)間，以控制輸出電壓穩(wěn)定在預(yù)先確定的電壓值上。它更適于使用粗導(dǎo)線繞制電感線圈。 對(duì)于鐵氧體磁芯來說，由于其飽和磁通密度 Bsat 低，所以必須要開氣隙口，它們對(duì)溫度比較敏感，其體積也較大。 （ 3）由于有固有的氣隙口，因此無須對(duì)磁芯再開氣隙口。 （ 1）飽和磁通密度高，可達(dá)4800010??T 以上?；镜脑O(shè)計(jì)原則是 要與成本、重量和實(shí)用性等因素綜合起來考慮。常用的磁芯有鐵氧體磁芯，鐵粉磁芯和坡莫合金（ MPP）磁芯。第一個(gè)作用是它可以存儲(chǔ)能量，以便在開關(guān)功率管截止或“死區(qū)”時(shí)間內(nèi)，能夠給負(fù)載提供連續(xù)不斷的電流；第二個(gè)作用就是使輸出的直流電壓更加平滑，使輸出電壓波紋能夠達(dá)到允許的標(biāo)準(zhǔn)。 功率輸出電感的特性 在設(shè)計(jì)隔離式高頻開關(guān)電源時(shí)，大多數(shù)人都使用電感作為輸出濾波電路的一部分。 T 1SJLR Cn? (13) 第一章 多路輸出式單片電源開關(guān)的原理與應(yīng)用 12 公式中 LT：變壓器的漏電感， H； CJ：肖特基勢(shì)壘管的結(jié)電容， F； n：變壓器初級(jí)對(duì)次級(jí)的匝數(shù)比， NP/NS。第三種吸收回路用齊納二極管將過高的振蕩脈沖電壓降至允許的范圍內(nèi)。對(duì)于大電流輸出的電路，把吸收回路跨接在每個(gè)整流器的兩端。振蕩脈沖的振幅足以超過肖特基勢(shì)壘整流二極管的截止電壓，在管子截止期間，會(huì)使管子損壞，為此，需增加 RC 吸收回路進(jìn)行抑制。因此，每支二極管所能承受的截止電壓必須是 2VS或者說是 4VOUT。 第一章 多路輸出式單片電源開關(guān)的原理與應(yīng)用 19 圖 是一個(gè)半橋式脈寬調(diào)制 (PWM）變換器開關(guān)電源的輸出電路，它利用肖特基勢(shì)壘整流二極管 VD1 和 VD2 作為全波整流器件。 第二是它們具有較大的反向漏電流，使得該器件比其它類型的整流器件更容易受熱擊穿。 肖特基勢(shì)壘整流二極管存在著兩個(gè)主要缺點(diǎn)。而且隨著結(jié)溫的增加，其正向壓降更低。由于它具有這一優(yōu)點(diǎn)，使得肖特基勢(shì)壘整流二極管特別適用于 5V 左右的低電壓輸出電路中。生產(chǎn)廠家對(duì)其產(chǎn)品都有技術(shù)說明，提供給設(shè)計(jì)者去計(jì)算最大的輸出工作電流、電壓、及外殼溫度等。 快速恢復(fù)整流二極管和超快恢復(fù)整流二極管在開關(guān)電源中作為整流器使用時(shí)，是否需要散熱器，要根據(jù)電路的最大輸出功率來決定。 波形（ a）描述的是整流二極管在特定斜率 di/dt 條件下，從正向?qū)ǖ椒聪蚪刂箷r(shí)期的波形，圖中的圓圈部分是 反向恢復(fù)部分； 波形（ b）描述的是快速恢復(fù)型整流二極管的反向恢復(fù)部分； 波形（ c）描述的是“軟”恢復(fù)型二極管的反向恢復(fù)部分。因此使得開關(guān)損耗增大。而這種尖峰直接影響輸出直流電壓的波紋。 經(jīng)驗(yàn)告訴我們，在選擇快速恢復(fù)整流二極管時(shí)，其反向恢復(fù)時(shí)間參數(shù) trr 至少應(yīng)該比開關(guān)晶體管的上升之間低三倍。 由于現(xiàn)代的開關(guān)電源頻率都在 20kHZ 以上，比起一般的整流二極管，快速恢復(fù)二極管和超快恢復(fù)整流二極管的反向恢復(fù)時(shí)間減小到了 ns 級(jí)。這兩種整流管還具有較高的截止電壓參數(shù)。 快速恢復(fù)（見圖 曲線 c）和超快恢復(fù)二極管（見圖 曲線 b）具有適中和較高的正向壓降。下面我們具體討論這三種類型整流管的差異及使用價(jià)值。 圖 表示的是這三種整流二極管的正向特性。這主要是因?yàn)樗鼈兓謴?fù)速度慢，并且效率也低。 功率整流器的特點(diǎn) 在開關(guān)電源中，所需的整流二極管必須具有正向壓降低、快速恢復(fù)的特點(diǎn)，還應(yīng)具有足夠的輸出功率。有意思的是，它不需要續(xù)流二極管，因?yàn)楫?dāng)一個(gè)二極管截止時(shí)，另一個(gè)二極管就起到續(xù)流的作用。而它們的反向截止電壓是相同的（即至少應(yīng)等于 *NS/NP)。在平滑濾波電容 C1 前面，還增加了電感 L1。對(duì)于反激式變換器電路，整流二極管 VD1 的反向截止電壓值至少應(yīng)等于 *（ NS/NP）。在實(shí)際設(shè)計(jì)中， L 和 C 的取值及物理尺寸一般均很小。在第一章 多路輸出式單片電源開關(guān)的原理與應(yīng)用 15 實(shí)際應(yīng)用電路中，還經(jīng)常插入一個(gè)附加的 LC 濾波網(wǎng)絡(luò)。為了獲得高質(zhì)量的直流輸出電壓，所以需要一些特殊的元器件，如肖特基勢(shì)壘整流二極管、超快恢復(fù)整流二極管，低 ESR 值的電解電容以及存儲(chǔ)能量的電感，以便產(chǎn)生低噪音的輸出電壓，從而滿足電路的需求 整流輸出和濾波電路 開關(guān)電源的輸出整流和濾波電路取決于設(shè)計(jì)者所選擇的電路類型。大多數(shù)輸出電壓為 ?5V、 12V、 ?15V、 24V等等，輸出功率一般為幾瓦到幾千瓦。 Δ V：所允許的峰 峰值紋波電壓， V。其工作電壓的額定值至少應(yīng)達(dá)到 200V。 第一章 多路輸出式單片電源開關(guān)的原理與應(yīng)用 15 輸入濾波電容 正確地選擇和計(jì)算整流濾波電容是十分重要的，因?yàn)樗鼘⒂绊懙较铝械囊恍┬阅苤笜?biāo)：電源輸出端的低頻交流波紋電壓和輸出電壓保持時(shí)間。 （ 3）要有承受高的浪涌電流的能力。由于整流器工作在高電壓的環(huán)境，所以它們必須具有較高的 PIV 值 。所選擇的整流二極管的穩(wěn)態(tài)電流容量至少應(yīng)是計(jì)算值的 2 倍。 （ 1）最大正向整流電流。如果不要求軟啟動(dòng)的話，該管腳應(yīng)該被斷開。通過電源的穩(wěn)定操作來阻止流向反饋輸入端的一些電感耦 合是十分重要的。由于具有穩(wěn)定的電壓輸出驅(qū)動(dòng)（ 、 12V輸出）， LM2673芯片內(nèi)部在被要求提供內(nèi)部增益設(shè)定電阻的同時(shí)也提供與輸出相接的直流線路。 一個(gè)電阻器將管腳 5與接地連接起來，它可以得到一個(gè)確定的電流（ I(pin 5) = / RADJ），該電流可產(chǎn)生一個(gè)通過電源開關(guān)的峰值電流，最大開關(guān)電流固定在 37,125 / RADJ的水平上。在快速開關(guān)中，例如使用 LM2673的大電流應(yīng)用時(shí)，建議使用大面積接地層來 減小分布在電路上的信號(hào)耦合。其中 C Boost的推薦值為 F。為實(shí)現(xiàn)電源的最佳性能，輸入管腳應(yīng)當(dāng)總是與一個(gè)設(shè)置在管腳 2附近位置的輸入電容相旁通。除了給負(fù)載提供能量之外，輸入電壓也為 LM2673的內(nèi)部電路提供偏置電壓。管腳 1的電壓通過外置肖特基二極管的壓降（ Switch OFF）在輸入電壓 Vin（ Switch ON）與接地之間變換。 這個(gè)脈沖寬度調(diào)制器使用一個(gè)固定頻率為 260kHz的振蕩器完成內(nèi)部計(jì)時(shí)。 表 1 LM2673 的一些工作參數(shù) 名稱 范圍 單位 最大電源電壓 45 V 軟啟動(dòng)管腳電壓 ~6 V 開關(guān)接地電壓 1~VIN V 升壓管腳電壓 VSW+8 V 反饋管腳電壓 ~14 V 功耗 由內(nèi)部限定 — 靜電釋放 20xx V 儲(chǔ)存溫度范圍 60~150 ℃ 焊接時(shí)的管腳溫度 波峰焊（ 4秒） 260 ℃ 紅外線焊接（ 10秒 ) 240 ℃ 氣流焊（ 75秒） 219 ℃ 工作條件 電源電壓 8~40 V 接點(diǎn)溫度范圍 40~125 ℃ 熱阻（ QJR） 30 ℃ /W 熱阻（ QJC） 2 ℃ /W 第一章 多路輸出式單片電源開關(guān)的原理與應(yīng)用 11 管腳 1：輸出開關(guān)（ Switch Output） 功率金屬氧化物（半導(dǎo)體）場(chǎng)效應(yīng)晶體管 開關(guān)的輸出端直接與輸入電壓相連。其擁有 1 輸出開關(guān)（ Switch Output）、2 輸入（ Input）、 3 增壓（ C Boost）、 4 接地（ Ground）、 5 整流（ Current Adjust）、 6反饋（ Feedback）、 7 軟啟動(dòng)（ Softstar